DE4137547A1

DE4137547A1 - Durchlaufofen zum erwaermen von duennbrammen

Info

Publication number: DE4137547A1
Application number: DE19914137547
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Bathelt; Marina Budach
Original assignee: EKO STAHL AG
Current assignee: ArcelorMittal Eisenhuettenstadt GmbH
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: DE4137547C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zur Erwärmung von Dünn brammen bei der Herstellung von Warmbreitband aus dünnen Brammen. Anwendungsgebiet der Erfindung sind metallurgische Betriebe, in denen die Herstellung von Warmbreitband, ausgehend vom erschmolze nen Stahl, in unmittelbarer Folge der Verfahrensstufen Vergießen des flüssigen Stahls zu dünnen Brammen, Erwärmung der Dünnbrammen in einem Durchlaufofen und Walzen der Dünnbrammen auf einer Fertig staffel mit sich anschließender Abkühlung bis zum Aufhaspeln des Warmbreitbandes, abläuft.

Durchlauföfen zur Erwärmung von Dünnbrammen bei der Herstellung von Warmbreitband aus dünnen Brammen sind bekannt. Der derzeitige Entwicklungsstand basiert auf den Verfahrensschritten Gießen eines Stranges mit anschließender Abkühlung - Schneiden auf Dünnbrammen länge - Erwärmung der Dünnbrammen in einem Durchlaufofen - Entzun dern der Dünnbrammenoberfläche - Walzen zu Warmbreitband auf einer Fertigstaffel - Abkühlung des Warmbandes - Aufhaspeln des Warmban des. Dabei ergibt sich als ein wesentliches Problem, den Produk tionsablauf zwischen Gieß- und Walzprozeß zu synchronisieren und die spezifische Leistungsfähigkeit der beiden Prozesse hinsichtlich maximaler Produktivität des Gesamtverfahrens in Übereinstimmung zu bringen.

Die Einlaufgeschwindigkeit der Brammen in das erste Gerüst der ver wendeten herkömmlichen Walzstaffeln ist wesentlich höher als die zu realisierende Gießgeschwindigkeit beim Stranggießen der Dünnbrammen. Deshalb hat der zwischen Gießanlage und Walzstaffel angeordnete Durchlaufofen neben Erwärmung der Brammen eine Speicherfunktion zu erfüllen. Diese Speicherfunktion gewährleistet das kontinuierli che Gießen auch bei Stillständen, insbesondere zum zyklischen Wal zenwechsel in der Walzstaffel sowie die bessere Ausnutzung der Walzkapazität der Walzstraße durch Gießen der Brammen z. B. auf zwei Strängen.

Der hierfür üblicherweise verwendete Durchlaufofen besteht aus zwei parallelen Ofensektionen (Einlaufteile), in welche die Brammen beim Gießen auf den beiden Gießsträngen nach ihrer Trennung vom Strang jeweils einlaufen. Daran schließt sich im technologischen Fluß der Brammen eine quer zur Bewegung der Brammen durch die Ofensektionen verfahrbare Ofensektion (Fähre) an, um die Brammen von dem nicht in der Walzachse liegenden Einlaufteil in die Walzachse zu verfahren, wo sie von einer weiteren Ofensektion (Halteteil) zum Abwalzen auf genommen werden. Die Länge von Fähre und Halteteil wird dabei von der im Produktionsregime der Anlage vorgesehenen längsten Bramme bestimmt, bei welcher eine stabile Funktion des Ofens, insbesondere der Fähre, gewährleistet ist. Kennzeichen dieser Auslegung ist eine maximale Verfügbarkeit der Fähre zum Verfahren der Brammen.

Die Zielstellung, eine Unterbrechung des Gießprozesses infolge Nichtverfügbarkeit der Walzstraße möglichst zu vermeiden, orien tiert auf eine große Speicherfähigkeit und damit große Gesamtbau länge des Durchlaufofens. Bei fixierter maximaler Länge der Bram men ergeben sich dadurch möglichst lange Einlaufteile. Dies stei gert sowohl die Investitions- als auch die späteren Betriebskosten des Ofens. Eine Verkürzung des Durchlaufofens führt andererseits dazu, daß bereits kürzere Stillstände der Walzstraße den Abbruch des Gießbetriebes bewirken. Damit sinkt aber die Produktivität der Gesamtanlage zum Dünnbrammengießwalzen. Außerdem steigen zu sätzlich die Betriebskosten im Bereich der Gießanlage infolge des zusätzlich erforderlichen Neurüstens der Anlage zum Angießen der Stränge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlaufofen zum Erwärmen von dünnen Brammen für eine mehrsträngige Dünnbrammengieß walzanlage zu entwickeln, welcher durch spezifische Strukturierung der Ofensektionen zur Senkung der Produktionskosten führt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Durchlauf ofen zum Erwärmen von Dünnbrammen angewendet wird, der aus minde stens zwei parallelen Ofensektionen (Einlaufteile) besteht, in wel che die Brammen beim Gießen auf mindestens zwei Gießsträngen nach ihrer Trennung vom Strang jeweils einlaufen, daran im technologi schen Fluß der Brammen angeordnet, mindestens eine quer zur Bewe gung der Brammen durch die Ofensektionen verfahrbare Ofensektion (Fähre), um die Brammen erforderlichenfalls in die Bewegungsachse der Walzstraße zu verfahren und daran im technologischen Fluß der Brammen angeordnet, eine auf einer gemeinsamen Bewegungsachse mit der nachgeordneten Walzstraße befindliche Ofensektion (Halteteil) zur Aufnahme der Brammen beim Abwalzen in der Walzstraße, wobei die die Länge des verkürzten Halteteils kleiner als die maximale Länge der mit der Fähre quer zu ihrer Bewegungsrichtung durch die Ofensek tionen verfahrbaren Bramme ist. Die erforderliche Mindestlänge des Halteteils wird durch das Zusammenwirken verschiedener Einflußgrö ßen vom Lay-out des Ofens und der Walzstraße sowie Prozeßparametern des Walzprozesses bestimmt.

Zur Gewährleistung der maximalen Produktivität der Walzstraße muß der Durchlaufofen so ausgelegt sein, daß selbst unter den ungün stigsten Prozeßbedingungen in der Walzstraße hinsichtlich der Pro zeßlogistik bei Ende jedes Walztaktes die nächste Bramme zum Abwal zen am Ofenausgang bereitsteht. Dadurch wird eine kontinuierliche Brammenzufuhr zur Walzstraße gesichert, welche die Voraussetzung für die schnellstmögliche Wiederherstellung der Speicherkapazität des Ofens nach ihrer teilweisen bzw. vollständigen Inanspruchnahme infolge Walzstraßenstillstandes ist. Daraus erwächst die Notwen digkeit, beim Leerfahren des Durchlaufofens die Brammenzufuhr von den nicht in Walzachse befindlichen Einlaufteilen in das Halteteil mit dem Walztakt auch im ungünstigsten Fall so zu synchronisieren, daß durch das Verfahrregime der Fähre in Verbindung mit einer Min destlänge des Halteteils keine "Zwangspause" zwischen dem Abwalzen zweier aufeinanderfolgender Brammen auftritt.

Aus dieser Funktionsanforderung ergibt sich die Mindestlänge des erfindungsgemäß verkürzten Halteteils wie folgt:

1. Bestimmung des minimalen Wertes t_x nach folgender Beziehung für alle in der Walzstraße zu realisierenden Stichpläne, welche bei Auslegung der Gesamtanlage und damit Walzstraße zugrunde liegen. min t_x = t_walz - t_VB(für alle Stichpläne) mit
t_walz - Walztaktzeit [s] des jeweiligen Stichplans und Anlagen-lay-out
(Walztakt - Zeit von Beginn des Verfahrens der abzuwalzenden Bramme vom Haltepunkt vor Ofenende (Abstand HOS) bis zum Beginn des Verfahrens der nächsten Bramme)t_VB - (L_B,max + HOS - HAT) / VELmit
L_B,max - maximale Brammenlänge [m], die mit der Fähre gerade noch verfahrbar ist
HOS - Abstand Brammenkopf [m] bei Brammen halt vor den Enden der Ofensektionen
HAT - Länge des verkürzten Halteteils [m]
VEL - Einlaufgeschwindigkeit [m/s] der Bramme in die Walzstraße gemäß jeweiligem Stichplan
2. Bestimmung des Wertes t_VF gemäß folgender Beziehung:
(der letzte Term berücksichtigt das Beschleunigen bzw. Bremsen der Brammen beim Verfahren (aufgerundet!) ) t_VFB = 2 _* t_VFQ + (L_B,max + HAT) / VRG_max + K _* (VRG_max/ARG)mit
t_VFQ - Zeit [s] für Querverfahren der Fähre von der Walzachse zum Einlaufteil, aus dem die näch ste Bramme (nicht in Walzachse) zum Abwalzen zu holen ist
K - Vorfaktor, abhängig von HAT (2 für HAT = 0, sonst 4)
VRG_max - maximale Rollgangsgeschwindigkeit [m/s] zum Brammentransport im Durchlaufofen
ARG - effektive Beschleunigung/Verzögerung der Bramme auf Ofenrollgang [m/s_**2]
(übrige Variable s. Erläuterungen zu Punkt 1)
3. Prüfung, ob für den zugrunde gelegten Wert der Länge des ver kürzten Halteteils (HAT) die Relation t_x t_VFBerfüllt ist. Dann ist die angenommene Länge HAT für das verkürzte Halteteil hinsichtlich der erfindungsgemäß zugrunde gelegten technologischen Forderung zulässig, andernfalls wurde HAT zu klein angenommen. Die minimale zulässige und damit wirtschaftlich ste Länge des verkürzten Halteteils ergibt sich im Falle der Gleichheit von t_x und t_VFB. Diese Gleichheit kann iterativ ermit telt werden.

Ergibt sich die geforderte Relation auch für die Halteteillänge von 0,0 m, so ist die Ausführung des erfindungsgemäß verkürzten Halte teils unter den konkreten Auslegungsbedingungen für das Gesamtver fahren zur Herstellung von Warmbreitband aus dünnen Brammen nicht erforderlich. Der dann erfindungsgemäß auszuführende Durchlaufofen besteht nur noch aus den Einlaufteilen und der Fähre, von der die Brammen direkt in die Walzstraße verfahren. Zu der so ermittelten Länge des Halteteils kommt noch die Länge des Ofenaustritts hinzu.

Das so bestimmte verkürzte Halteteil des Ofens führt zu zwei Extremvarianten der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens zur Herstellung von Warmbreitband aus Dünnbrammen:

a) Bei Beibehaltung der ursprünglichen Gesamtlänge des Durch laufofens ergibt sich eine Verlängerung der Einlaufteile je weils um den Betrag der Verkürzung des Halteteils, welches bei bisher üblichen Ofenauslegungen gleichlang der Fähre ist. Da durch erhöht sich das nur in den Einlaufteilen kontinuierlich verfügbare Speichervermögen des Durchlaufofens, so daß noch län gere Stillstandszeiten als bei einem Durchlaufofen gleicher Ge samtbaulänge mit bisher üblicher Struktur ohne Gießabbruch mög lich werden. Dadurch steigen die Gesamtverfügbarkeit und somit Produktivität der Anlage, und die technologischen Folgekosten von Gießabbrüchen werden verringert. Das Produktionsregime wird durch die Steigerung der Speicherfähigkeit des Ofens insgesamt stabilisiert, was sich wirtschaftlich ebenfalls positiv auswirkt. Allerdings ist bei dieser Nutzungsvariante der Erfindung der Mehraufwand an Investitionen und späteren Betriebskosten infolge der absoluten Verlängerung der Ofensektionen insgesamt zu berück sichtigen.
b) Grundlage unveränderter Betriebskosten und Investitionskosten für den Durchlaufofen selbst ist die Beibehaltung der ursprüng lichen Summe der Längen der einzelnen Ofensektionen. Daraus er gibt sich aber eine veränderte Ofenstruktur. Der so gestaltete Ofen hat infolge der sich ergebenden Verlängerung der Einlauf teile annähernd dasselbe Speicherverhalten wie der ursprüngli che Ofen mit gleicher Gesamtlänge aller Ofensektionen, ist aber in der Gesamtbaulänge um die Hälfte der Verkürzung des Halte teils gegenüber der Fähre kürzer. Daraus ergibt sich eine kür zere Ofenhalle, so daß sich der Bauaufwand für den Durchlauf ofen insgesamt verringert.

Kriterium, welche erfindungsgemäße Gestaltungsvariante im Entschei dungsfeld zwischen den beiden Extremvarianten ausgeführt wird, sind jeweils die konkreten Betriebs- und Investitionskosten gemäß Anlagenauslegung einschließlich Betriebsregime.

Nachfolgend wird die Anwendung der Erfindung für die Umgestaltung eines herkömmlichen Durchlaufofens zur Erwärmung der Dünnbrammen bei der Herstellung von Warmbreitband mit einer zweisträngigen Dünnbrammengießanlage zu einem Durchlaufofen mit verkürztem Halte teil näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die herkömmliche Ausführung des Durchlaufofens,

Fig. 2 einen Durchlaufofen mit verkürztem Halteteil.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweisträngigen Durchlauf öfen bestehen jeweils aus zwei parallel angeordneten Ofensektio nen 1, in welche die Dünnbrammen 5 nach ihrer Trennung von den Strängen einlaufen. Diesen Ofensektionen 1, welche auch als Ein laufteile bezeichnet werden, schließt sich eine im technologischen Fluß befindliche und quer zur Bewegungsrichtung der Brammen 5 ver verfahrbare als Fähre bezeichnete Ofensektion 2 an. Entsprechend den Darstellungen in Fig. 1 und Fig. 2 liegt eine dem Durchlauf ofen nachgeordnete Walzstraße auf der durch den Strang I der Dünn brammengießanlage vorgegebenen Bewegungsachse. Ebenfalls auf dieser Bewegungsachse befindet sich eine weitere Ofensektion 3 als Halte teil bezeichnet, bzw. Ofensektion 4 als verkürztes Halteteil be zeichnet, welche in Fig. 1 in herkömmlicher Ausführung und in Fig. 2 entsprechend der Erfindung in verkürzter Ausführung darge stellt sind. Diese Ofensektionen schließen jeweils unmittelbar an die Ofensektion 2 (Fähre) an. Die Ermittlung der Mindestlänge des verkürzten Halteteils 4 erfolgt unter Berücksichtigung der techno logischen Forderungen und unter Anwendung der vorstehend dargestell ten und beschriebenen Beziehungen sowie unter Verwendung der nach folgenden Angaben zum herkömmlichen Durchlaufofen.

Angaben zum herkömmlichen Ofen:
Gesamtlänge: 220 m
Länge Halteteil 1: 63 m
Haltepunkt Brammenkopf vor Ofenende (HOS): 2 m
längste, noch verfahrbare Bramme 5: 59 m
Länge Fähre 2 und Halteteil 3: 63 m
Verfahrzeit der Fähre zwischen den Strängen: 30 s
maximale Verfahrgeschwindigkeit: 0,75 m/s
effektive Beschleunigung/Verzögerung der Brammen 5 auf Ofenrollgang: 1,0 m/s_**2

Umgestaltung des herkömmlichen Ofens:
Das Minimum für den Wert t_x wurde bei einem Walztakt von 324 s Dauer bei 153 s gefunden, wobei die Länge des verkürzten Halte teils 4 mit 8 m zugrunde gelegt wurde. Dieser Wert für die Halte teillänge ist erfindungsgemäß zulässig, da der zugehörige Wert t_VFB sich zu 152 s ergibt.

Wegen der bereits relativ geringen Restlänge des verkürzten Halte teils 4 wurde weiterhin nach Varianten gesucht, auf das Halte teil 4 ganz zu verzichten. Eine Variante ergab sich im vorliegen den Anwendungsfall durch Erhöhung der maximalen Verfahrgeschwin digkeit des Ofenrollgangs um 20% bei gleichzeitiger Verkürzung der Verfahrzeit der Fähre 2 um etwa 4%.

Mit dieser Endvariante wurde der Entscheidung der Vorrang gege ben, die ursprüngliche Gesamtlänge aller Ofensektionen aus Grün den der Investitions- und späteren Betriebskosten beizubehalten, so daß sich die Gesamtbaulänge des neu gestalteten Durchlaufofens um etwa 14% verringerte.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Einlaufteil
2 Fähre
3 Halteteil
4 Halteteil (verkürzt)
5 Bramme (Dünnbramme)

Claims

1. Durchlaufofen zum Erwärmen von Dünnbrammen, der aus minde stens zwei parallelen Ofensektionen (Einlaufteile) besteht, in welche die Bramme beim Gießen auf mindestens zwei Gieß strängen nach ihrer Trennung vom Strang jeweils einlaufen, daran im technologischen Fluß der Brammen angeordnet, minde stens eine quer zur Bewegung der Brammen durch die Ofensek tionen verfahrbare Ofensektion (Fähre), um die Brammen erfor derlichenfalls in die Bewegungsachse der Walzstraße zu verfah ren und daran im technologischen Fluß der Brammen angeordnet, eine auf einer gemeinsamen Bewegungsachse mit der nachgeordne ten Walzstraße befindliche Ofensektion (Halteteil) zur Aufnahme der Brammen beim Abwalzen in der Walzstraße, gekennzeichnet dadurch, daß die Länge des verkürzten Halteteils (4) kleiner als die maximale Länge der mit der Fähre (2) quer zu ihrer Be wegungsrichtung durch die Ofensektionen verfahrbaren Bramme (5) ist.

2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das auf einer gemeinsamen Bewegungsachse mit der nachgeordneten Walzstraße befindliche verkürzte Halteteil (4) zur Aufnahme der Brammen (5) beim Abwalzen in der Walzstraße die Länge von 0,0 m hat, d. h., daß diese Ofensektion nicht vorhanden ist, und der Durchlaufofen nur aus den Sektionen zum Brammeneinlauf von den Strängen der Gießanlage sowie der daran anschließenden Sektion zum Querverfahren der sich in Längsrichtung durch den Ofen bewe genden Brammen (5) besteht.